【毕业学位论文】非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究-热能工程

分类号 密级 编号 中国科学院研究生院 硕士学位论文 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 刘灵芝指导教师 李戬洪 研究员 申请学位级别 硕士 学科专业名称 热能工程 论文提交日期 2006 年 5 月 论文答辩日期 2006 年 6 月 培养单位 中国科学院广州能源研究所 学位授予单位 中国科学院研究生院 答辩委员会主席 朱冬生 教授 of 006 摘要 摘 要 本研究首先介绍了目前太阳能热发电领域的几种常见的系统，对其中一种以真空管集热器为基础的低温蒸汽发电方式的关键技术非跟踪聚光反射器进行了详细的分析研究。以太阳能集热器效率公式和能量平衡公式为理论基础，用+ 软件编写了优化设计程序聚光反射器模拟程序。程序针对圆管形接收器编写，反射器形状可以根据设计自由加载。程序可以通过模拟计算比较对加载的反射器形状进行优化，得到一定形状反射器的最佳组合形式。 在程序调试完善之后，加载了五种自己设计的反射器形状： V 形、梯形、圆弧形、抛物形和渐开线形，分别进行了优化模拟计算，得到了各自的最佳组合形式。对各形状反射器的最佳组合形式的相关参数进行了对比研究，证明了其中四种反射器的实际可行性。 在理论研究的基础上还进行了实验研究，我们加工了通过模拟优化计算得出的四种实际可行的反射器。选择了 5 月的一个晴天对置于四种反射器及无聚光的真空管进行了空晒温度测试。并且把空晒温度及其变化趋势与在当天太阳辐射条件的模拟结果进行了比较。分析显示聚光反射器模拟程序编写是成功的，新设计的几种非跟踪聚光反射器效果都颇为理想，完全可能用于低温蒸汽发电。 关键词：太阳能热发电；低温发电；聚光反射器；优化设计；空晒温度 I 摘要 he of no is on + to a is be by of on of by it is of In is of of It is is be 录 目 录 摘 要. . I . 一章 引言 .究的背景和意义 . 研究的目的和意义 . 国内外研究动向 .究现状和待解决的问题 .究的内容和目的 .二章 各种太阳能热发电系统 .温太阳能热发电 .温太阳能热发电 .温太阳热发电 . 太阳池发电 . 太阳能烟囱发电 . 利用真空管集热器的低温发电技术 .三章 聚光反射器的程序设计 .序编写理论基础 .序调试序部分 . 聚光原理 . 程序的光学原理 . 程序成型 .序改进和完善 . 设计模型介绍 .序界面和操作 . 设置界面 . 子程序界面 .结 .四章 聚光反射器的优化设计 .数设定 .化设计 . . 梯形聚光反射器的优化 . 圆弧形反射器的优化 . 抛物形反射器的优化 . 渐开线形反射器的模拟计算 . 各种形状最佳组合对比 .西方向摆放各反射器参数的优化 .五章 实验部分 .验材料 . 真空管集热器 . 反射材料的选择 .录 验设备的加工 .验 . 设备的安装 . 实验测量 . 实验结果分析 .验结果与模拟计算对比分析 .006 年 5 月 14 日东西方向摆放的模拟计算 .六章 总结 .考文献 .号说明 .表文章目录 . 谢 .V 第一章 引言 第一章 引言 究的背景和意义 究的目的和意义 随着人类文明的迅速发展，能源的消耗急剧增加，人类将面对越来越严峻的能源危机。能源是发展工业、农业、国防和科技的重要物质基础。能源也与国民经济的发展息息相关，能源的匮乏将会严重阻碍经济的发展，影响社会的和谐发展，甚至引起社会动荡。 人口、能源与环境的和谐发展，是全人类共同的美好追求。寻求经济、能源和环境（ 谓 3E）的相互协调，实现可持续发展的战略，已经成为全世界人民的共识1。 随着经济的发展、社会的进步，能源的消费越来越高，人们对能源提出的要求也越来越高。现在发电主要有三种形式：火力发电、水力发电和核能发电。火力发电需要燃烧煤、石油等化石燃料2。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有 30 年便将枯竭。另一方面燃料燃烧将排放此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。国际能源总署估计到 2010 年，991 年的 128%。目前常规能源的使用排放的室效应”，使全球变暖。科学家们估计，由于使用常规能源，产生的大气变化可能使全球平均温度上升导致冰川溶化，海面上升，使沿海地区变成海洋；由于气候的改变还将破坏农业，使防洪能力失去控制，许多动植物也将无法生存3。水力发电要淹没大量土地，有可能导致生态环境的破坏。另外，一个国家的水力资源是有限的，而且还要受到季节的影响。核能发电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄露，后果同样是很可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使 900 万人受到不同程度的损害，而且现在仍有影响。 这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。太阳能被认为是最理想的新能源。 1 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 06千焦耳/ 平方米年之间，全国2/3以上地区年日照时数大于2000小时，日照在5106上，04亿吨标准煤，约等于上万个三峡工程发电量的总和4。如果能有效利用这样丰富的太阳能，对于缓解中国的能源问题、减少向大气中排放的护生态环境、保证经济发展过程中能源的持续稳定供应等都将具有重大而深远的意义。尤其是未来前景广阔的阳光经济，将引发太阳能利用技术的全面发展，催生阳光时代的到来。 利用太阳能热力发电技术， 可从浩瀚无垠的太阳热能中索取应有尽有的电力资源， 对实现人类社会与自然的可持续发展有着重要的作用， 它所形成的产业必将成为世界经济发展的新的增长点， 并将逐步成为当代新兴的能源产业， 对世界能源、电力产业结构的重组和调整产生巨大影响。加快太阳能热力发电的科技研究和技术开发， 不仅是积极调整国家电力产业结构、减轻环境压力、增强经济与社会可持续发展能力的迫切需要， 也是一个国家综合国力和科技发展水平的有力显示。 太阳热力发电作为一种绿色环保的可大规模集中发电方式具有极大吸引力， 在上世纪中后期很有可能占据重要位置。应不失时机地开展这一新型发电技术的基础性研究， 把它作为电力工业可持续发展的技术储备， 并逐步实现其规模应用和设备的国产化。 根据国家有关部门的最新统计数字，700万个家庭、 2300万人口没有用上电。这些无电人口大都分布在我国西部边远地区和一些海岛，这些村落和农户在今后相当长的时期很难靠电网获得电力供应。而这些无电地区大都拥有很丰富的太阳能资源，太阳能发电在这样的地区有广阔的市场前景。采用太阳能发电技术解决边远地区分散供电比延伸电网或柴油发电有明显的优势。 有关方面预测，到2010年，太阳能发电技术将继续在解决我国大约700万边远无电户的项目中发挥主要作用，同时为我国能源供应的战略安全和减小环境污染做出贡献。 我国发展太阳热发电技术具有十分重要的战略意义，因为： （1）为适应经济全球化趋势，发展适合我国国情的太阳热发电技术是必要的。2 第一章 引言 太阳热发电、光伏发电和风力发电等可再生新能源技术并重、协调发展，是客观需要。 （2）从国际太阳能利用技术的发展趋势来看，太阳热发电技术是可再生能源技术的一个新的热点，我们应该不失时机地研发适合我国国情的太阳能热电系统。 （3）发展太阳热发电将带来显著的社会、经济、环境效益；将减少温室气体排放，增加高技术的产业链，成为新的经济增长点，实现可持续发展，顺应经济飞速发展及环境生态保护的大趋势。 （ 4）我国目前尚未建设一座太阳热电站，人 们对环境问题的关注和能源消耗的增加，使得太阳热发电迎来了新的商机。 本文根据一般蒸汽发电的原理结合太 阳能的利用，分析了中低温太阳能热发电系统的技术特点和优势，重点对关键的太阳能聚光反射器进行了优化设计的研究，以此提高集热器的集热温度达到设想的要求，为中低温热发电打下了基础。 内外研究动向 太阳能热发电在国外以美国、澳大利亚、德国、以色列等国家比较先进。由国际能源署（ 织和以美国、俄国、德国、 以色列、澳大利亚、瑞士、西班牙七国作为执行委员会的太阳能热动力和化学能系统 划，头号任务就是集中力量发展太阳能热电系统。早在 1950 年，前苏联设计了世界上第一座太阳能塔式电站，建造了一个小型试验装置。70 年代，太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电效率较高，技术比较成熟，因此当时许多工业发达国家都将太阳热发电作为重点，投资兴建了一批试验性太阳能热发电站。 80 年代以来，美、意、俄、澳等国相继建立起不同形式的示范装置，有力促进了热发电技术的发展。据不完全统计，从 19811991 年，全世界建造的太阳能热发电站（500上）约有 20 余座，发电功率最大达 80。目前美国、日本、西班牙等国都在深入开展太阳热发电的研究与开发，并希望通过太阳热发电从沙漠获得取之不尽的绿色电力。太阳热发电技术也逐步进入了实用期。如美国，容量 354 槽型太阳热发电厂）已投入商业运行；西班牙， 30 999 年完成最终实验等。 3 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 我国在太阳能热发电领域受经费和技术条件的限制，开展的工作比较少。我国开发太阳能热发电技术始于上个世纪 70 年代末，开展了应用性基础试验研究，在“ 六五” 期间建立了一套功率为太阳能塔式热发电模拟装置和一套功率为天津、上海、北京分别建造了一些热发电模拟试验装置及单元性试验研究，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本解决以及经费不足，项目先后停止和下马。 20 世纪 70 年代末，湘潭电机厂和美国合作，建成了国内首座碟式太阳能热发电实验装置。中国科学院电工研究所，曾在 20世纪 70 年代末期进行了太阳能热发电方面的应用基础研究工作，包括太阳能集热器、太阳辐射的吸 收涂层以及斯特林发动机等。 “八五”期间，北京市太阳能研究所与中国科学院电工研究所 承担了太阳能热发电的关键技术攻关项目，中国科学院电工研究所研制了槽式线聚焦装置，对槽式抛物面集热系统进行了研究，取得了可喜的成果。中国科学技术大学、中国科学院电工研究所在非成像的化传热方面做了深入的研究工作3。这些都为我国太阳能热发电技术的研发打下了良好的基础，但目前还没有试验样机，与国外差距很大。 世界现有的太阳能热发电系统研究应用得最多的大致有三类：槽式线聚焦系统、碟式系统和塔式系统。其中塔式系统具有规模大、热损耗小、聚光比和温度较高等特点，世界上先后建成的各有特色的塔式太阳能热发电试验电站，经过几年的实验运行，已经积累了丰富的经验。但是由于这种电站属高聚焦高温发电系统，对设备的要求特别高，所以其建设费用十分昂贵：美国太阳 1 号（ 10式电站的投资高达 美元，即 美元/其中定日镜场占 50%以上。 相对中高温太阳能热发电而言，也有低温太阳能热发电的方式。低温太阳热发电，利用太阳能集热器，获取 90180左右的热量，然后通 过介质（水、氟利昂、异丁烷等）产生蒸汽，利用蒸汽推动汽轮发电机组发电。太阳池蓄热发电也属于低温太阳热发电。在太阳能低温发电计划中，以色列在死海沿岸先后建造了三座太阳池发电站，第一座功率为 150 1979 年投入运行。以色列曾计划围绕死海建造一系列太阳池电站，以提供以色列全国三分之一用电需要。美国也曾计划将加州南部萨尔顿海的一部分变为太阳池，建造 80600 万 阳池4 第一章 引言 电站。后来，以色列和美国太阳池发电计划均作了改变。 究现状和待解决的问题 由于太阳能热发电在技术上的复杂性，太阳能热发电系统还很少有投入正式的商用的，大部分还处于实验阶段。太阳能电站昂贵的初投资大大提高了它的发电成本，与常规能源发电站相比它的发电成本还是高很多，要赶上常规能源发电还有很多工作需要做。这些因素使得太阳能热发电系统距离大规模的商业营运还有很大的距离。如何降低太阳能热发电系统的造价、降低发电成本，使之更加广泛的走向实际应用是当今太阳能利用领域的主要研究课题。 对于利用太阳能作为热源的太阳能热发电系统要推广应用仍存在很多问题，目前需要重点解决的关键问题包括： 1) 低价高性能太阳能集热器的生产，太阳能集热器为整个太阳能利用系统提供热源，也是决定系统整体性能和造价的部分，如何在提高太阳能集热器性能（集热温度、集热效率）的前提下，降低太阳能集热器的造价，对于太阳能系统的广泛应用至关重要； 2) 研究出高效价廉的聚光反射装置，更好地收集太阳能； 3) 研制反射比更高而价格低廉性能良好的太阳能反射材料； 4) 根据太阳能本身的特点，辅助系统和储能装置 在太阳能热发电系统中是必不可少的，如何使辅助系统更匹配、储能装 置更合理，也是迫切需要解决的问题； 5) 自动控制系统的改进提高，自动控制系统是太 阳能利用系统的大脑，合理的控制系统不仅可以使系统最大限度的利用 太阳能，而且保证系统工作的稳定性和可靠性。 究的内容和目的 本课题非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究是在综合讨论各种形式的太阳能热发电系统的基础上针对 目前高温太阳能热发电复杂的跟踪聚光装置、昂贵的建设费等问题，着重研究中低温太阳能热发电的关键技术中低温蒸汽发生器。以真空管集热器为集热载体，通过编写非跟踪聚光反射器程序来优化选择反射器形状。在程序模版调试改进和完善之后加载了几个自己设5 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 计的小聚光形状的反射器，进行优化设计，得出各种形状聚光反射器的最佳参数，并且对各种形状的最佳组合形式进行对比性分析研究，通过比较它们的能量聚光比、能量效率和耗材设计出最佳的聚光反射器配比，并进行实验验证。 6 第二章 各种太阳能热发电系统 第二章 各种太阳能热发电系统 太阳能转换为电能有两种基本途径：一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电”。太阳辐射的光子带有能量，当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能，这个现象叫“光生伏特效应”。太阳电池就是利用光生伏特效应制成的一种光电器件。 另外一是先把太阳辐射能转换为热能，即“太阳热发电，太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电。 太阳能热发电是太阳能热利用的重要方面。1950 年，原苏联设计了世界上第一座太阳能塔式电站， 建造了一个小型试验装置。 上世纪 70 年代，太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电效率较高，技术比较成熟，因此当时许多工业发达国家都将太阳热发电作为重点，投资兴建了一批试验性太阳能热发电站。据不完全统计，从 1981 1991 年，全世界建造的太阳能热发电站（500上）约有 20 余座，发电功率最大达 80美国和欧洲的热发电现状和计划看出，这些工业发达国家正处在太阳能热发电商业化前夕，政府和工业界联合积极推动商业化进程，预计 2020 年前，太阳能热发电将在发达国家实现商业化，并逐步向发展中国家扩展6。 世界上现有的太阳能热发电方式主要有三种：槽形抛物面太阳能热发电系统、碟式太阳能热发电系统和塔式太阳能热发电系统。除此之外还有太阳能烟囱发电和太阳池发电方式都属于太阳能热发电方式。以工作温度范围划分，也可以分为高温、中温和低温太阳能热发电。 温太阳能热发电 太阳能热发电中的高温发电系统主要是中央塔式和碟式发电系统，它们的集热温度可以达到好几百度，甚至上千度，一般效率比较高，不过系统比较复杂。塔式系统具有规模大、热损耗小、聚光比和温度较高等特点，世界上先后建成的各有特色的塔式太阳能热发电试验电站，经过几年的试验运行，已经积累了丰富的经验。 美国太阳号电站是目前世界上较为典型的塔式太阳能热发电站。该电站由7 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 美国能源部和南加州数家公司组建，由司承建，位于加州南部漠地区附近，采用外圆柱形吸收器，运行时间为1982年4月12日至1988年9月27日。把水转换为516温度、102力的过热蒸汽7。过热蒸汽既可直接用于驱动透平- 发电机，也可用于加热高密度油、石、砂床8，以贮存热能，供夜晚、多云、停运预热和早晨起动运行时产生蒸汽。但这种贮能方法不能产生足够品质的蒸汽，以便全效率驱动传统透平- 发电机910，只能贮存3太阳2号是美国太阳能热电计划中最令人瞩目的项目之一，是推进塔式太阳能热电系统商业化进程的先导性工程20。太阳 2号电站位于南加州漠地区，设计容量10为目前世界上最大的新型、商用、熔盐、塔式太阳能电站，1996年4月在美国能源部的支持下开始并网发电，并从6月份起进入长年试验与评估阶段10。 温太阳能热发电 槽形抛物面太阳能热发电系统太阳能中温发电的典型代表。槽形抛物镜集热器是一种线聚焦集热器，它的聚光倍数只有几十，且吸收器散热面积较大，集热器所能达到的介质工作温度一般不超过38011。槽式太阳能电站的主要部件是集热器、循环泵、透平- 发电系统、辅助系统及控制设备。槽形抛物镜集热器的优点：跟踪难度较低，跟踪控制代价较小。由于吸收器为管状，使得工作介质加热流动的同时也是能量集中的过程，因此它的总体代价相对较小，经济效益相对较高12。 美国和以色列联合组成的路兹太阳能热发电国际有限公司，自1980年开始进行太阳热发电技术研究，主要开发槽式太阳能热发电系统，5年后奇迹般地进入商业化阶段。该公司从1985年至1991年在美国加州沙漠建成9座槽式太阳能热电站，电站的投资由1号电站的5976美元降到8 号电站的3011美元分 槽形集热器有很多优点，但它也存在一个大的问题：两种状态流分层的区域在吸收器的边界有热梯度且吸收器有弯曲变形现象，有人提出用金属壁吸收器代替一般的钢体吸收器可以很好的解决这个问题13。此外，金属壁吸收器还能一定程度上解决低速流的分层现象。 8 第二章 各种太阳能热发电系统 现在对槽式集热器发电系统主要趋向于直接蒸汽发电法（文献 14提出了一套直接蒸汽发电系统，系统采用抛物型槽式太阳能集热器，用复合油作热传导流体，发电系统采用朗肯循环。文章对用合成油（现在的站）和水（将来的计划）做工作流体的效率进行了分析，还提出了槽式集热器的效率计算公式，并估算了在不同的辐射强度和不同的管径下蒸汽直接产电系统的效率。文中还对蒸汽直接产电系统集热器中的液态、蒸发沸腾和干蒸汽区的不同状态做了单独分析。 1996年到1998年在成了一座新型的太阳热电站。该电站用于研究在太阳场中集热器中用水作传热介质的直接蒸汽发电系统。从1999年起，为了寻求比较理想的操作模式，电站用了不同的操作方案和结构对系统进行了测试评估15。文献15 和文献16 都很好的论证了且还说明了不同模式的各自的优缺点。 还有学者提出一种适合太阳能槽形抛物型集热器的再热再生朗肯循环系统17。电站系统中用槽形抛物型集热器提供热能，用水/ 蒸汽作为工作流体。由于沸腾压力不同，从再生朗肯循环的透平中放出的蒸汽的冷凝压力可能是湿饱和、干饱和或是过热状态。为了扩展加热温度的范围，且提高循环效率，而且需要再热模型，因此，用到了一个再热再生朗肯循环作为动力循环。动力循环中过程热温度可通过改变沸腾压力/ 温度来改变。分析表明再热再生装置适合中温太阳能热电站。存在一个沸腾室内的最佳饱和温度或流体进入太阳能场的最佳进口温度。当达到这一温度时，再热再生循环和太阳能集热器联合系统的热效率和功率同时到达最大值。文中还提到用太阳能半自动再生朗肯电站系统代替传统的再生朗肯的电站，并且用一个改良的再生再热朗肯电站循环作为低温太阳能和其他低温热源的主要热源。 温太阳热发电 低温太阳热发电，通常利用集热器获取 90185的热能，然后通过低沸点工质（氟利昂、异丁烷等）产生蒸汽或直接利用水产生水蒸汽，利用这种蒸汽推动汽轮发电机组发电。还有利用太阳池蓄热发电和利用太阳能烟囱集热发电的，也属于低温太阳热发电。 9 非跟踪聚光反射器的优化设计程序及模拟实验研究 阳池发电 太阳池发电就是将天然盐水湖建成太阳池，相当于一个巨大的平板太阳集热器。利用它吸收太阳能，加热池水，性能良好的太阳池中水能达到 90左右，再通过热交换器加热低沸点工质产生过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。 1958 年，在泰勃(的领导下，以色列利用旧的晒盐池建成了最早的人工太阳池，池水主要是氯化镁(液，经测试池水能达到的最高温度为 9618。 1975 年，以色列在死海边上的造了世界上第一座太阳池发电站，池水的发电温度在 90左右，发电功率为 150座电站的建成，预示了太阳池作为季节性储能的可行性和经济性。另外，以色列奥尔马特汽轮机公司在美国加州东圣伯纳第诺地区一个干涸湖泊上 建筑了世界上最大的太阳池发电站，其总净发电功率为 48 一组 12985 年投入运行，整座电站于 1987 年 12 月投入运行19。 阳能烟囱发电 太阳能烟囱发电系统由太阳能集热棚、太阳能烟囱和涡轮机发电机组3 个基本部分所构成。太阳能集热棚建在一块太阳辐照强、绝热性能比较好的土地上；集热棚和地面有一定间隙，可以让周围空气进入系统；集热棚中间建烟囱，在烟囱底部装有涡轮机。太阳光照射集热棚，集热棚下面的土地吸收透过覆盖层的太阳辐射能，并加热土地和集热棚覆盖层之间的空气，使集热棚内空气温度升高，密度下降，并沿着烟囱上升，集热棚周围的冷空气进入系统，从而形成空气循环流动。由于集热棚内的空间足够大，当集热棚内的空气流到达烟囱底部的时候，在烟囱内将形成强大的气流，利用这股强大的气流推动装在烟囱底部的涡轮机，带动发电机发电20。 受德国研究与技术部资助，1982 年在西班牙马德里南部150 的近的漠地区建立了第一座峰值发电功率为50太阳能烟囱式实验性电站。电站主要由太阳能烟囱、集热棚和空气涡轮机3大部分组成， 该实验电站的烟囱高195 m ， 直径 10 m 。与烟囱相连的集热棚直径240 m ， 其边缘处与地面间隙约2 m ， 中间处距地面8 m 21 。我国的华中科技大学受武汉市青年科技晨光计划资助已经开始从事这方面的研究， 目前正在筹备建造一座50 W 太阳能烟囱式发电装置， 拟对集热棚和烟囱内的传热和流10 第二章 各种太阳能热发电系统 动过程进行数值模拟研究 20 。上海交通大学教育部太阳能发电及制冷工程研究中心的代彦军等人22运用一种简化分析方法对所构建的概念太阳能烟囱式电站的性能进行了预测， 并针对宁夏地区气候特点， 对其在银川、平罗和贺兰三个地区应用的可行性做了分析。 用真空管集热器的低温发电技术 太阳能低温热发电与地热发电很类似，只是两者的热源不同，其发电系统的动力循环部分基本相同。地热发电主要利用地热田中热能发电，地热田分为蒸汽添和热水田。蒸汽田以蒸汽为主，温度较高，一般为160 以上，可将地热汽田的蒸汽直接引入普通汽轮机发电。地热热水田则以热水为主，温度较低，一般为50160 ，这就需要将地热水中的热能转换成地热蒸汽引入普通汽轮机发电23。将热水转换成蒸汽有两种不同的方法：扩容法和中间介质法。扩容法是将地热井口来的中温地热汽水混合物，先送到扩容器中进行降压扩容( 又称闪蒸) 使其产生部分蒸汽，再引到常规汽轮机做功发电。扩容后的地热水回灌地下或作其他方面用途。中间介质法地热水发电又叫热交换法地热发电，这种发电方式不是直接利用地下热水所产生的蒸汽进入汽轮机做功，而是通过热交换器利用地下热水来加热某种低沸点介质，使之变为汽体去推动汽轮机发电。 1979年3月起，广州能源研究所在广东丰顺建成了一座300千瓦的扩容法地热电站。该电站的发电原理是利用当地91的低下热水，在闪蒸器（扩容器）中降压，产生一部分蒸汽，然后输送进入负压汽轮机做功，驱动发电机发电。1982年上半年开始了试生产运行，通过近900小时的并网发电运行，机组运行正常、安全可靠，是目前我国正常运行时间最长的地热发电站之一。 参照地热发电的方法，我们可以设计不同的方案利用太阳能发电。在太阳能发电系统中如果也能达到 100以上的温度，在集热器中水能加热形成水蒸汽，利用产生的水蒸汽推动汽轮机发电。另外如果集热器中水的温度不能达到水的沸点，这就需要先把热水变成蒸汽才能达到发电的目的，我们可以借鉴以上以上提到的扩容法和中间介质法对太阳能低温发电系统进行改进。 文献24 介绍了一个太阳能热电系统，这个系统由玻璃 液体凸透镜、真空集热器、自动跟踪系统、蒸汽透平和发电机等部分组成。系统的工作流程如下：玻璃液体凸透镜把水预热后输入真空集热器。真